楊益森
第7題
題目:
晚上在日光燈照耀下,啟動(dòng)電風(fēng)扇后,可以看到扇葉由慢到快地加速旋轉(zhuǎn)。但是在連續(xù)加速過(guò)程中,有時(shí)看起來(lái)扇葉好象是靜止不動(dòng)的,有時(shí)又仿佛在緩慢地倒轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象叫“頻閃現(xiàn)象”,可以用來(lái)測(cè)轉(zhuǎn)速,若已知轉(zhuǎn)速是1500轉(zhuǎn)/分,三片扇葉的間隔都是120°,那么,此時(shí)扇葉看起來(lái)是——的。
a、正轉(zhuǎn)。b、仿佛倒轉(zhuǎn)。c、好象靜止。
答案:C
解題:
夏日的夜晚,日光燈發(fā)出青白色的柔光,投射在電風(fēng)扇上。按下電鈕,電風(fēng)扇徐徐啟動(dòng),吹起陣陣涼風(fēng),使人感到非常舒適。奇怪的是,隨著電扇轉(zhuǎn)速的變化,電扇葉片有時(shí)象是靜止不動(dòng)的,有時(shí)又象是在緩慢地“倒轉(zhuǎn)”。這到底是怎么一回事呢?
說(shuō)起來(lái),這和電影有某些相似之處。電影攝影機(jī)把連續(xù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程按時(shí)間順序分割成一幅幅逐漸變化的靜止畫面,記錄在膠片上。一般是每秒二十四幅畫面。當(dāng)用放映機(jī)以同樣速度依次重放這些靜止畫面時(shí),由于人類視覺(jué)具有瞬間保留印象的特性,就會(huì)產(chǎn)生連續(xù)運(yùn)動(dòng)的感覺(jué)。
例如,一個(gè)指針的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)可以分割成依次相差45°的畫面(每個(gè)畫面在時(shí)間上相差1/24秒)。而一個(gè)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的指針也可以分割成類似的畫面。
但是當(dāng)指針的轉(zhuǎn)速加快時(shí),在1/24秒內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可以超過(guò)180°,比如說(shuō)可以達(dá)到315°,那么,這時(shí)膠片上記錄的順時(shí)針快速旋轉(zhuǎn),就與逆時(shí)針慢速旋轉(zhuǎn)沒(méi)有什么兩樣了。在影片放映時(shí),快速正轉(zhuǎn)的指針就會(huì)變成了慢速倒轉(zhuǎn)。有時(shí),我們?cè)陔娪爸锌吹教箍说穆膸Щ蚱囕喿印暗罐D(zhuǎn)”,就是這個(gè)道理。
當(dāng)指針轉(zhuǎn)速恰好與電影攝影機(jī)“同步”時(shí),譬如說(shuō)每秒轉(zhuǎn)24周(或其整數(shù)倍),那么,在1/24秒內(nèi)剛好轉(zhuǎn)一圈(或整數(shù)圈),指針又回到原來(lái)的位置,膠片上記錄的就是完全相同的畫面,影片放映時(shí)就會(huì)得到“靜止”的錯(cuò)覺(jué)。
日光燈并不是連續(xù)發(fā)光的,而是隨著交流電的頻率不停地閃爍,斷續(xù)地將物體照亮。只是因?yàn)槲覀円曈X(jué)有瞬時(shí)保留印象的特性,在一般靜止或慢動(dòng)物體下感覺(jué)不到這種閃爍。其實(shí)日光燈照亮運(yùn)動(dòng)物體象電影攝影機(jī)那樣將連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分割成一個(gè)個(gè)靜止的畫面。當(dāng)電扇轉(zhuǎn)速與電源頻率同步時(shí)(100n轉(zhuǎn)/秒,n是自然數(shù)),這一個(gè)個(gè)靜止的畫面將是完全相同的,反映到眼睛里,就會(huì)覺(jué)得電扇是“靜止”不動(dòng)的。
由于三片扇葉相似,而且間隔120°均勻分布,所以當(dāng)轉(zhuǎn)速為100n轉(zhuǎn)/秒的三分之一或三分之二時(shí),也可以看到“靜止”的畫面,當(dāng)然,這時(shí)三片扇葉交換了位置。比這些速度略低時(shí),可見(jiàn)到緩慢“倒轉(zhuǎn)”;比這些速度略高時(shí),可見(jiàn)到緩慢“正轉(zhuǎn)。”
由于這些現(xiàn)象是光源以一定頻率閃動(dòng)造成的,故叫作頻閃現(xiàn)象。
在車間里,高速旋轉(zhuǎn)的工件和卡盤在日光燈照耀下會(huì)產(chǎn)生靜止或倒轉(zhuǎn)的錯(cuò)覺(jué),它誘使工人去排除實(shí)際上并不存在的“故障”,導(dǎo)致嚴(yán)重的工傷事故。所以在機(jī)床上嚴(yán)格禁止使用日光燈。當(dāng)必須使用日光燈時(shí),要三個(gè)燈一組,分別接入三相電源中,以克服燈光的閃爍,避危頻閃現(xiàn)象帶來(lái)麻煩。
工程師們常常使用頻閃燈照明,使高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)件“靜止”下來(lái),以便于觀察和研究。